Airbus investiga el ahorro de combustible en vuelos en formación

(FGTELEVISION) – Los pájaros son los maestros indiscutibles de la aerodinámica.

No importa cuántas supercomputadoras y túneles de viento se lancen los científicos para resolver los espinosos cálculos del vuelo, nunca igualarán la perfección de los avianos en el aire.

Un halcón peregrino concentrado que se zambulle en su presa, un par de colibríes luchadores en una pelea de perros territorial o un enorme albatros que se eleva sin esfuerzo durante días sobre el océano son la envidia de los aerodinámicos y pilotos.

La cacofonía en el aire de una enorme bandada de gansos, tocando la bocina mientras vuela en una perfecta formación de «V», es una maravilla de ver y escuchar.

Esas formaciones también han inspirado a los investigadores de Airbus UpNext, la incubadora de tecnología y demostración de vuelos futuros del fabricante de aviones.

Hace ya un siglo, los científicos aviares comenzaron a comprender que las aves estaban aumentando la eficiencia aerodinámica al volar en formación cerrada, aprovechando el flujo de aire cambiado en la estela de cada ave.

Con eso en mente, el proyecto de demostración de vuelo fello’fly de Airbus volará dos grandes aviones comerciales en formación, buscando imitar el ahorro de energía de nuestros amigos emplumados.

Sobre la base de vuelos de prueba en 2016 con un megajet Airbus A380 y un avión de pasajeros de fuselaje ancho A350-900, fello’fly espera demostrar y cuantificar las eficiencias aerodinámicas mientras desarrolla procedimientos operativos en vuelo.

Las pruebas de vuelo iniciales con dos A350 comenzaron en marzo de 2020. El programa se ampliará el próximo año para incluir la participación de las aerolíneas Frenchbee y SAS, junto con el control del tráfico aéreo y los proveedores de servicios de navegación aérea de Francia, Reino Unido y Europa.

«Es muy, muy diferente de lo que los militares llamarían vuelo en formación. Realmente no tiene nada que ver con la formación cercana», explicó la Dra. Sandra Bour Schaeffer, directora ejecutiva de Airbus UpNext, en una entrevista con FGTELEVISION Travel.

Elevación libre

Un avión en vuelo arroja un núcleo de aire giratorio desde el extremo de sus alas, conocido como «vórtice de punta de ala».

Se sabe que vórtices extremadamente poderosos, especialmente los generados por un avión grande, voltean aviones más pequeños que se han encontrado con el tornado horizontal de aire que fluye detrás.

Evitar la estela turbulenta es parte del plan de estudios de un estudiante piloto, como lo será en la demostración fello’fly. «Los pilotos están entrenados para no volar hacia el vórtice de un avión precedente», dijo Bour Schaeffer, un experimentado ingeniero de pruebas de vuelo.

«Estarán a una distancia de 1 1/2 a 2 millas náuticas del avión líder y ligeramente desplazados, lo que significa que están en el lado del vórtice. Ya no es el vórtice, es la corriente suave de aire en rotación que está al lado de el vórtice, y usamos la corriente ascendente de este aire «.

Aprovechar la elevación libre en esta corriente ascendente de aire se denomina «recuperación de energía de estela». Bour Schaeffer dice que las próximas pruebas de vuelo con dos A350 podrían demostrar que en vuelos de larga distancia se pueden lograr ahorros de combustible de entre un 5% y un 10%, «que es una cifra enorme. Esta es la razón por la que queremos acelerarlo». Hoy no es un producto, pero es algo en lo que creemos firmemente «.

Millones de años

Si bien puede parecer simple observar una bandada de pájaros para descubrir la aerodinámica de su vuelo para ahorrar energía, en realidad no lo es.

«Las aves han estado haciendo esto durante millones de años, pero la desventaja que tenemos es que no podemos hacer experimentos controlados con mucha facilidad», dijo el Dr. Charles Bishop, de la Facultad de Ciencias Naturales de la Universidad de Bangor, en Gwynedd, Gales.

«Su estudio es técnicamente el único que muestra evidencia directa de ventaja energética en lugar de cálculos teóricos en aerodinámica».

Weimerskirch pudo colocar monitores de frecuencia cardíaca en las aves y, según Bishop, los pelícanos que se arrastraban en la formación claramente ahorraron energía.

«Tenían una caída del 14% en la frecuencia cardíaca y también se deslizaban más. Les resultaba fácil [to fly] con esta ventaja aerodinámica «.

Desafíos prácticos

Y al igual que los pelícanos, los pilotos del A350 que se arrastra en la prueba fello’fly posicionarán la aeronave para optimizar el efecto del lavado ascendente, pero eso apunta a uno de los desafíos que enfrenta el equipo de investigación.

«No puedes ver la estela, así que no puedes decir ‘Ah, estoy en el lugar correcto'», dijo Bour Schaeffer. «Necesitamos brindar asistencia al piloto para posicionar la aeronave correctamente».

Una vez en el upwash, se requerirán sistemas de autoflight para mantener la posición correcta, reduciendo la carga de trabajo de los pilotos y asegurando un viaje suave para los pasajeros al evitar los componentes más turbulentos de la estela.

Se probarán los procedimientos para permitir que las dos aeronaves coordinen su posición, al igual que durante una misión de reabastecimiento de combustible aéreo.

«Necesitamos asegurarnos de que podemos hacer la unión de manera segura. No vamos a comprometer la seguridad en absoluto», dijo Bour Schaeffer.

Una vez que se haya probado el concepto de recuperación de energía de estela, las consideraciones operativas y financieras aún deberán resolverse.

Según Bour Schaeffer, los proveedores de servicios de tráfico aéreo y las agencias gubernamentales de aviación deberán estar convencidos de cambiar las regulaciones para permitir estándares de separación de aeronaves mucho más estrictos que los que existen actualmente.

Deberán desarrollarse procedimientos de planificación de vuelo para que los aviones hagan coincidir las rutas con otras aeronaves, junto con las posiciones y altitudes para comenzar un vuelo en formación.

Y un proceso para compartir los ahorros en costos de combustible entre las aerolíneas será una prioridad.

«Sabemos que hay preguntas. Nuestro objetivo como demostrador es encontrar respuestas a esas preguntas».

Howard Slutsken es un colaborador habitual de revistas y blogs de aviación, y tiene su sede en Vancouver BC.